JP2009136077A - Motor drive circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータ駆動回路に関する。 The present invention relates to a motor drive circuit.
モータ駆動回路は、通常、短絡事故(天絡、地絡、負荷ショート等)に起因して発生する過電流状態からモータ駆動回路を保護する過電流保護回路を備えている。以下、図5を参照しつつ、過電流保護回路を備えたモータ駆動回路10について説明する。
The motor drive circuit usually includes an overcurrent protection circuit that protects the motor drive circuit from an overcurrent state that occurs due to a short-circuit accident (such as a power fault, a ground fault, or a load short-circuit). Hereinafter, the
モータ駆動回路10は、図5に示す一点鎖線で囲まれた構成を具備している。具体的には、モータ駆動回路10は、Hブリッジ回路11、通電制御回路12、過電流状態検出回路13、過電流保護回路14、マスク期間設定回路15を備え、その外部にモータコイル5とコンデンサ6を接続して構成される。
The
Hブリッジ回路11は、電源Vdd側のソーストランジスタ1、2及び接地側のシンクトランジスタ3、4(例えば、Nチャンネル型のMOSFET)を、モータコイル5を介してブリッジ接続する。
The
通電制御回路12は、Hブリッジ回路11に対して、ソーストランジスタ1及びシンクトランジスタ4のペアとソーストランジスタ2及びシンクトランジスタ3のペアを相補的にオンオフさせる制御を行う。この結果、モータコイル5に流れる駆動電流の向きが変わり、モータが回転駆動する。
The energization control circuit 12 controls the
過電流状態検出回路13は、外的要因によって、トランジスタ1〜4に流れる電流が所定の閾値を超える過電流状態を検出したとき、その旨を示す論理レベル(以下、Lレベルとする。)の過電流状態検出信号DETを出力する。尚、過電流状態は、外的要因によって、1)ソーストランジスタ1、2がオンしているときに、それぞれのソース側がグランドに短絡する場合、または、2)シンクトランジスタ3、4がオンしているときに、それぞれのドレイン側が電源Vddに短絡する場合に発生する。
When the overcurrent state detection circuit 13 detects an overcurrent state in which the current flowing through the
過電流保護回路14は、過電流状態検出回路13から過電流状態が検出されたことを示すLレベルの過電流状態検出信号DETを受信した場合、原則として、Hブリッジ回路11を構成する全てのトランジスタ1〜4をオフさせる過電流保護制御を行う。しかしながら、駆動電流に重畳される突発的なノイズ(スパイクノイズ等)によって誤って過電流状態が検出される恐れがある。このため、過電流状態検出回路13によって過電流状態が検出されてから、マスク期間設定回路15において充電期間として設定されるマスク期間が経過するまでの間、過電流保護回路14は、全てのトランジスタ1〜4をオフさせる過電流保護制御を一時的に禁止させる仕組みを備えている。
When the
尚、マスク期間は、モータ駆動回路10の使用状況に応じて自由な時間設定ができるように、取り付けや取り外しが容易な外付けのコンデンサ6が主に用いられる。具体的には、マスク期間設定回路15は、コンパレータ16、定電流源17、放電用トランジスタ18(例えばNチャンネル型のMOSFET)を具備しており、コンデンサ6の充電電圧が所定電圧(電荷が全く蓄積されていない状態では0レベル若しくは電荷が蓄積された状態では当該電荷に応じた初期レベル)から基準電圧Vref1に達するまでの期間を当該マスク期間として設定する。
Note that an
詳述すると、過電流状態が検出されたことを示すLレベルの過電流状態検出信号DETによって放電用トランジスタ18がオフされ、定電流源17からコンデンサ6への充電が開始される。そして、コンデンサ6の充電電圧が所定電圧から基準電圧Vref1に達したとき、マスク期間が経過したことになり、コンパレータ16は、Hレベル出力からLレベル出力に変化する。よって、過電流保護回路14は、コンパレータ16の出力論理レベルに基づいて、全てのトランジスタ1〜4をオフさせる過電流保護制御を行うか否かの決定をする。
More specifically, the
以下では、図6に示すモータ駆動回路10の主要信号の波形図を基に、モータ駆動回路10の動作について説明する。
Hereinafter, the operation of the
まず、時刻TAにおいて、過電流状態検出回路13は、過電流状態を検出しておらず、Hレベルの過電流状態検出信号DETを出力する場合とする。この場合、Hブリッジ回路11を構成するトランジスタ1〜4に対して、通電制御回路12によってモータを回転駆動するための相補的なオンオフ制御が行われる。また、この場合、放電用トランジスタ18は、Hレベルの過電流状態検出信号DETによってオンしているので、コンデンサ6への充電が行われていない状態にある。
First, at time TA, it is assumed that the overcurrent state detection circuit 13 does not detect an overcurrent state and outputs an H-level overcurrent state detection signal DET. In this case, complementary ON / OFF control for rotationally driving the motor by the energization control circuit 12 is performed on the
つぎに、時刻TBにおいて、過電流状態検出回路13によって突発的なノイズに起因した過電流状態が検出され、Lレベルの過電流状態検出信号DETを出力する場合とする。この場合、放電用トランジスタ18はLレベルの過電流状態検出信号DETによってオフするので、コンデンサ6への充電が開始される。尚、時刻TBにおいて、トランジスタ1〜4は、通電制御回路12によってモータを通常(過電流状態が発生していない状態)どおり回転駆動するための相補的なオンオフ制御が行われる。
Next, it is assumed that an overcurrent state caused by sudden noise is detected by the overcurrent state detection circuit 13 at time TB and an L-level overcurrent state detection signal DET is output. In this case, since the
つぎに、時刻TCにおいて、時刻TBにおいて検出される過電流状態は突発的なノイズに起因したものであったので、過電流状態検出回路13は過電流状態が検出されなくなったことを判別し、Hレベルの過電流状態検出信号DETを出力する場合とする。この場合、放電用トランジスタ18はHレベルの過電流状態検出信号DETによってオンするので、時刻TBから充電され続けてきたコンデンサ6の放電が行われる。
Next, at time TC, since the overcurrent state detected at time TB is due to sudden noise, the overcurrent state detection circuit 13 determines that the overcurrent state is no longer detected, Assume that an H-level overcurrent state detection signal DET is output. In this case, since the
尚、時刻TBから時刻TCまでの期間、コンデンサ6への充電が行われているが、コンデンサ6の充電電圧が基準電圧Vref1にまで達しておらず、過電流状態が検出されてからマスク期間設定回路15のマスク期間を経過していない。即ち、過電流保護回路14は、時刻TBから時刻TCまでの間に検出された過電流状態がノイズに起因したものと判別し、全てのトランジスタ1〜4をオフさせる過電流保護制御を一時的に禁止する。
The
つぎに、時刻TDにおいて、過電流状態検出回路13は、ノイズではなく短絡事故に起因した過電流状態を検出して、Lレベルの過電流状態検出信号DETを出力する場合とする。この場合、放電用トランジスタ18はLレベルの過電流状態検出信号DETによってオフするので、コンデンサ6への充電が再び開始される。また、トランジスタ1〜4は、通電制御回路12によってモータを回転駆動するための相補的なオンオフ動作を行う。
Next, at time TD, the overcurrent state detection circuit 13 detects an overcurrent state caused by a short-circuit accident instead of noise and outputs an L-level overcurrent state detection signal DET. In this case, since the
そして、時刻TEにおいて、コンデンサ6の充電電圧が基準電圧Vref1に達し、時刻TDにおいて過電流状態が検出されてからマスク期間設定回路15により設定されたマスク期間が経過する。そして、マスク期間の経過を契機として、過電流保護回路14は、通電制御回路12によるオンオフ制御を停止させ、全てのトランジスタ1〜4をオフさせる過電流保護制御を行う。
前述したように、従来の過電流保護回路を備えたモータ駆動回路は、過電流状態が検出されてからコンデンサの充電期間として設定されるマスク期間が経過するまでの間は、ノイズに起因した過電流状態の誤検出を想定して、駆動トランジスタを全てオフさせる過電流保護制御を一時的に禁止し、モータを回転駆動するための駆動トランジスタのオンオフ制御を継続させる仕組みを備えている。 As described above, the motor drive circuit having the conventional overcurrent protection circuit is in excess of noise due to a period from when the overcurrent state is detected until the mask period set as the capacitor charging period elapses. Assuming that the current state is erroneously detected, an overcurrent protection control for temporarily turning off all the drive transistors is temporarily prohibited, and a mechanism for continuing on / off control of the drive transistor for rotationally driving the motor is provided.
しかしながら、このような仕組みを備えることで、マスク期間の間に、ノイズではなく短絡事故に起因した過電流状態が検出されているにも関わらず、過電流保護制御が一時的に禁止されてしまうことになる。このため、マスク期間が不適切に長く設定されていた場合には、過電流保護対象(モータコイルや駆動トランジスタ等)の故障を招く恐れがあった。 However, by providing such a mechanism, overcurrent protection control is temporarily prohibited during the mask period even though an overcurrent state caused by a short circuit accident rather than noise is detected. It will be. For this reason, when the mask period is set to be inappropriately long, there is a possibility of causing a failure of an overcurrent protection target (a motor coil, a drive transistor, etc.).
尚、コンデンサには容量ばらつきがあり温度等の環境条件に起因した容量の変動が生じる。また、印加電圧、供給電流、周囲の温度等によって過電流保護対象の故障条件も変動する。このため、ノイズに起因した過電流状態の誤検出を抑えるべく、コンデンサの充電期間としてのマスク期間の長さを適切に設定することは困難であった。 Capacitors vary in capacitance, and the capacitance varies due to environmental conditions such as temperature. Moreover, the failure conditions for overcurrent protection also vary depending on the applied voltage, supply current, ambient temperature, and the like. For this reason, it has been difficult to appropriately set the length of the mask period as the capacitor charging period in order to suppress erroneous detection of an overcurrent state caused by noise.
前記課題を解決するための主たる発明は、モータコイルを通電させるべく当該モータコイルに接続される駆動トランジスタのオンオフを制御する通電制御回路と、前記駆動トランジスタに流れる電流が所定の閾値を越える過電流状態であるか否かを検出する過電流状態検出回路と、前記過電流状態検出回路によって前記過電流状態が検出されたことを契機としてコンデンサへの充電を開始した後、前記過電流状態が検出されなくなったことを契機として当該コンデンサを放電させる充放電回路と、前記コンデンサの充電電圧が所定電圧から閾値電圧を超えるまでの充電期間が経過するまでの間、前記通電制御回路による前記駆動トランジスタのオンオフ制御を停止させて前記駆動トランジスタをオフさせておき、当該充電期間が経過した後、前記過電流状態の検出により前記駆動トランジスタをオフさせる過電流保護制御を行うか否かを決定する過電流保護制御回路と、を備えることとする。 The main invention for solving the above problems is an energization control circuit for controlling on / off of a drive transistor connected to the motor coil to energize the motor coil, and an overcurrent in which a current flowing through the drive transistor exceeds a predetermined threshold value. An overcurrent state detection circuit for detecting whether or not a state is present, and when the overcurrent state is detected by the overcurrent state detection circuit, charging of the capacitor is started, and then the overcurrent state is detected. A charging / discharging circuit that discharges the capacitor in response to the fact that it is no longer performed, and until the charging period until the charging voltage of the capacitor exceeds a threshold voltage exceeds a threshold voltage. Stop the on-off control to turn off the drive transistor, after the charging period has passed, Serial and be provided with, and the overcurrent protection control circuit for determining whether to perform the overcurrent protection control for turning off the drive transistor by detecting the overcurrent state.
本発明によれば、過電流保護を適切に行うモータ駆動回路を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the motor drive circuit which performs an overcurrent protection appropriately can be provided.
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。 At least the following matters will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
<<<モータ駆動回路の構成>>>
図1は、本発明の一実施形態に係るモータ駆動回路を示すブロック図である。尚、図1に示す中で、図5に示す構成と同一のものに対しては同一番号を付し、その説明を省略する。また、図1に示す中で、一点鎖線で囲まれた構成を1チップに集積化されたモータ駆動回路100とし、モータ駆動回路100の外部にはモータコイル5、コンデンサ6が接続される場合とする。
<<< Configuration of Motor Drive Circuit >>>
FIG. 1 is a block diagram showing a motor drive circuit according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the same components as those shown in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In addition, in FIG. 1, a configuration surrounded by an alternate long and short dash line is a
モータ駆動回路100は、Hブリッジ回路11、過電流状態検出回路110、通電制御回路120、第1の監視回路130、第1の制御回路140、過電流保護回路150、マスク期間設定回路15を備えている。さらに、モータ駆動回路100は、第2の制御回路160、第2の監視回路170、第3の監視回路180を備えている。尚、過電流保護回路150、第1の制御回路140、第2の制御回路160は、本請求項の過電流保護制御回路に対応したものである。
The
過電流状態検出回路110は、外的要因によって、トランジスタ1〜4に流れる電流が所定の閾値を超える過電流状態を検出したとき、その旨を示す論理レベルの信号S1を出力する。尚、以下では、Hレベルの信号S1は過電流状態が検出されなかったことを表しており、Lレベルの信号S1は過電流状態が検出されたことを表している。尚、過電流状態は、外的要因によって、1)ソーストランジスタ1、2がオンしているときに、それぞれのソース側がグランドに短絡する場合、または、2)シンクトランジスタ3、4がオンしているときに、それぞれのドレイン側が電源Vddに短絡する場合に発生する。
When the overcurrent
過電流状態検出回路110は、4つのコンパレータ111〜114と、4つのNANDゲート115〜118と、1つのANDゲート119を有する。
The overcurrent
コンパレータ111は、その+端子にHブリッジ回路11の電源電圧Vddより所定電圧だけ低く且つソーストランジスタ2がオンのときにそのソース電圧よりも低い基準電圧Vref2が印加され、その−端子にソーストランジスタ2及びシンクトランジスタ4の接続点の電圧が印加される。この結果、コンパレータ111の出力は、ソーストランジスタ2がオンするとLレベルとなる。
In the
コンパレータ112は、その+端子に基準電圧Vref2が印加され、その−端子にソーストランジスタ1及びシンクトランジスタ3の接続点の電圧が印加される。尚、コンパレータ112の動作はコンパレータ111と同様である。
In the
コンパレータ113は、その−端子にHブリッジ回路11の接地電圧よりも所定電圧だけ高く且つシンクトランジスタ4がオンのときにそのドレイン電圧よりも高い基準電圧Vref3が印加され、その+端子にソーストランジスタ2及びシンクトランジスタ4の接続点の電圧が印加される。この結果、コンパレータ113の出力は、シンクトランジスタ4がオンするとLレベルとなる。
In the
コンパレータ114は、その−端子に基準電圧Vref3が印加され、その+端子にソーストランジスタ1及びシンクトランジスタ3の接続点の電圧が印加される。尚、コンパレータ114の動作はコンパレータ113と同様である。
In the
NANDゲート115〜118は、通電制御回路120より出力される駆動信号とコンパレータ111〜114の出力を用いてNAND演算を行う。ANDゲート119は、NANDゲート115〜118の各出力のAND演算を行い、その結果を信号S1として出力する。即ち、過電流状態が発生すると、NANDゲート115〜118の出力のうちいずれかがLレベルとなる。従って、この場合、ANDゲート119は、過電流状態が検出されたことを示すLレベルの信号S1を出力する。
The NAND gates 115 to 118 perform a NAND operation using the drive signal output from the
尚、過電流状態検出回路110は、前述した実施形態の他に、Hブリッジ回路11と接地点の間に抵抗を設け、当該抵抗の両端子間に発生する電圧レベルが閾値電圧を超えたとき、その状態を過電流状態として検出するようにしてもよい。
In addition to the embodiment described above, the overcurrent
通電制御回路120は、過電流状態が検出されない場合において、トランジスタ1〜4を相補的にオンオフ制御することによって、モータを回転駆動すべくモータコイル5に駆動電流を流すための通電制御を行う。
When the overcurrent state is not detected, the
第1の監視回路130は、信号S1がLレベルとなったとき、そのLレベルが『第1の期間』継続するか否か監視するものである。即ち、信号S1がHレベルから瞬間的にLレベルとなり直ぐにHレベルに戻るような場合、Lレベルの信号S1に基づいて、モータを回転駆動するためのトランジスタ1〜4のオンオフ制御を停止することは好ましくない。このため、通電制御回路120は、信号S1のLレベルが第1の期間継続したことが監視されたときに、モータを回転駆動するためのトランジスタ1〜4のオンオフ制御を停止して、トランジスタ1〜4を全てオフさせる。
The
尚、本実施形態の第1の監視回路130は、4つのD型フリップフロップ(以下DFFと称する)131〜134によって構成されるカウンタによって実現される。尚、DFFの個数は4つに限定されず、第1の期間の長さに応じた個数となる。DFF131〜134は、各々D端子と/Q端子が接続されており、初段のDFF131のC端子にはクロック信号CLKが入力され、DFF131〜133の/Q端子の出力が次段のDFF132〜134のC端子に入力される。また、DFF131〜134のR端子にはNORゲート141を介して信号S1が入力される。
Note that the
例えば、信号S1がHレベルとなるとき(過電流状態が未検出の場合)、DFF131〜134はNORゲート141のLレベル出力(Lレベルの初期リセット信号S11によってRSフリップフロップ142のQ端子出力がLレベルの場合)によってリセットされ、最終段のDFF134の/Q端子の出力である信号S2はHレベルを維持する。一方、信号S1がLレベルとなるとき(過電流状態が検出された場合)、NORゲート141のHレベル出力(Lレベルの初期リセット信号S11によってRSフリップフロップ142のQ端子出力がLレベルの場合)によりDFF131〜134はリセット解除となり、クロック信号CLKの立ち上がり毎に、初段のDFF131の/Q端子の変化が次段のDFF132〜134のC端子に順次入力される。そして、信号S1が第1の期間の間Lレベルを継続すると、信号S2がHレベルからLレベルに変化する。このとき、モータ駆動回路100は、過電流状態検出回路110による過電流検出を経てから、第1の監視回路130が設定する第1の期間を経過したことを判別する。
For example, when the signal S1 becomes H level (when the overcurrent state is not detected), the DFFs 131 to 134 output the L level output of the NOR gate 141 (the Q terminal output of the RS flip-
尚、信号S1が第1の期間の間にLレベルからHレベルに変化すると、DFF131〜134がリセットされるため、信号S2はHレベルを継続することになる。従って、信号S2がHレベルからLレベルになったときには、過電流状態検出回路110によって過電流状態が検出され(信号S1がLレベル)、且つ、第1の監視回路130において設定される第1の期間が経過したことが分かる。
When the signal S1 changes from the L level to the H level during the first period, the DFFs 131 to 134 are reset, and the signal S2 continues to be at the H level. Accordingly, when the signal S2 changes from the H level to the L level, the overcurrent state is detected by the overcurrent state detection circuit 110 (the signal S1 is at the L level), and the
第1の制御回路140は、第1の監視回路130より出力される信号S2がLレベルとなったとき、通電制御回路120に対して、トランジスタ1〜4のオンオフ制御を停止させる制御を行う。また、第1の制御回路140は、通電制御回路120に対して、信号S2がLレベルとなったときのトランジスタ1〜4のゲート駆動信号のレベルをレジスタ125に記憶させる制御を行う。さらに、第1の制御回路140は、信号S2がLレベルとなったとき、マスク期間設定回路15の放電用トランジスタ18をオフさせて、コンデンサ6への充電を開始させる制御を行う。さらに、第1の制御回路140は、コンデンサ6への充電開始と併せて、トランジスタ1〜4を全てオフさせる制御を行う。つまり、第1の制御回路140は、コンデンサ6への充電開始により、コンデンサ6の充電電圧が所定電圧(0レベル又は初期レベル)から基準電圧Vref1に達するまでの充電期間として設定されるマスク期間の間、トランジスタ1〜4を全てオフさせて、Hブリッジ回路11における通電を停止させる制御を行う。
The
尚、本実施形態の第1の制御回路140は、NORゲート141と、リセット入力とセット入力が負論理であるRSフリップフロップ142と、NANDゲート143と、インバータ144と、によって主に構成される。
The
NORゲート141は、過電流状態検出回路110より出力される信号S1と、RSフリップフロップ142のQ端子出力と、が入力される。つまり、NORゲート141は、信号S1が過電流状態が検出されていないことを示すHレベルとなる場合(RSフリップフロップ142のQ端子出力を無視した場合)、第1の監視回路130を構成するDFF131〜134をリセットさせるLレベルを出力する。一方、信号S1が過電流状態が検出されたことを示すLレベルとなる場合(RSフリップフロップ142のQ端子出力を無視した場合)、NORゲート141は、DFF131〜134のリセットを解除させるHレベルを出力する。
The NOR gate 141 receives the signal S1 output from the overcurrent
ところで、DFF131〜134のリセット解除後、最終段のDFF134の/Q端子から出力される信号S2がHレベルからLレベルに変化したとき(第1の期間を経過したとき)、RSフリップフロップ142の/S端子に信号S2が入力されるため、NORゲート141に入力されるRSフリップフロップ142のQ端子出力はLレベルからHレベルに変化する。よって、DFF131〜134のリセット解除後、NORゲート141は再度DFF131〜134をリセットさせるLレベルを出力する。即ち、過電流状態検出回路110によって過電流状態が検出され且つ第1の監視回路130が設定する第1の期間を経過したとき、信号S2はLレベルのワンショット波形となる。
By the way, after the reset of the DFFs 131 to 134 is released, when the signal S2 output from the / Q terminal of the
RSフリップフロップ142は、/S端子に信号S2が入力され、/R端子に初期リセット信号S11がANDゲート163を介して入力される。尚、初期リセット信号S11は、初期リセットの際にLレベルとなり、その後Hレベルとなる信号である。従って、RSフリップフロップ142は、Lレベルの初期リセット信号S11がANDゲート163(信号S8がHレベルの場合)を介して/R端子に入力されたときにリセット状態となり、その後セット状態となるまで/Q端子よりHレベルの信号S3を出力し続ける。また、RSフリップフロップ142は、第1の監視回路130より出力されたLレベルの信号S2が/S端子に入力されたときにセット状態となり、その後リセット状態となるまで/Q端子よりLレベルの信号S3を出力し続ける。
In the RS flip-
尚、通電制御回路120は、RSフリップフロップ142より出力されるLレベルの信号S3の受信を契機として、トランジスタ1〜4のオンオフ制御を停止し、トランジスタ1〜4のオンオフ状態をレジスタ125に記憶した上で、トランジスタ1〜4を全てオフさせる。具体的には、トランジスタ1〜4のオンオフ制御を停止するときにトランジスタ1〜4をオンオフさせていたゲート駆動信号の論理レベル(オンが1、オフが0)を前記オンオフ状態としてレジスタ125に記憶させる。尚、以下のオンオフ状態の記載についても全てトランジスタ1〜4のゲート駆動信号の論理レベルという意味である。
The
NANDゲート143は、信号S9がHレベルの場合、RSフリップフロップ142のQ端子出力を反転した信号S4を、マスク期間設定回路15の放電用トランジスタ18のゲート電極に向けて出力する。つまり、過電流状態が検出されないとき又は過電流状態が検出されても第1の期間を経過しなかったとき(信号S2がHレベルのとき)、コンデンサ6はHレベルの信号S4によって放電される。また、過電流状態が検出され且つ第1の期間を経過したとき(信号S2がLレベルのワンショット波形となるとき)、コンデンサ6はLレベルの信号S4によって充電される。
When the signal S9 is at the H level, the
インバータ144は、信号S3を反転して、過電流保護回路150を制御するための出力を行う。
The
過電流保護回路150は、第1の制御回路140を構成するインバータ144の出力に基づいて、過電流状態が検出され且つ第1の期間が経過したとき、通電制御回路120に対して、トランジスタ1〜4を全てオフさせる制御を行う。また、それと同時に、マスク期間設定回路15は、第1の制御回路140から出力されたLレベルの信号S4によって、コンデンサ6への充電を開始している。よって、過電流保護回路150は、トランジスタ1〜4を全てオフさせてから、コンデンサ6の充電電圧が所定電圧から基準電圧Vref1に達するまでの充電期間として設定されるマスク期間が経過したとき、レジスタ125に記憶しておいたトランジスタ1〜4のオンオフ状態を復帰させる制御を行う。
The
尚、本実施形態の過電流保護回路150は、NANDゲート151、ANDゲート154により主に実現される。
Note that the
NANDゲート151は、インバータ144による信号S3の反転出力とコンパレータ16より出力する信号S10とが入力される。つまり、過電流状態が検出され且つ第1の期間が経過したとき、通電制御回路120に対してトランジスタ1〜4をオフさせるためのLレベルの信号S5を出力する。その後、コンデンサ6の充電電圧が基準電圧Vref1に達し、コンパレータ16より出力される信号S10の論理レベルがHレベルからLレベルに変化すると、トランジスタ1〜4をオンするためのHレベルの信号S5を出力する。尚、このとき、通電制御回路120は、レジスタ125に記憶しておいたトランジスタ1〜4のオンオフ状態(過電流検出時のゲート駆動信号の論理レベル)を読み出し、トランジスタ1〜4のオンオフ状態をその読み出したオンオフ状態に復帰させる。
The
第2の監視回路170は、マスク期間が経過した後、トランジスタ1〜4の状態をレジスタ125において記憶されたオンオフ状態に復帰させた後、トランジスタ1〜4の出力が安定して得られることを補償するための『第2の期間』を設定する。
The
尚、本実施形態の第2の監視回路170は、2つのDFF171、172によって実現される。DFF171と172は各々Q端子とD端子が接続されており、それぞれのC端子にはクロック信号CLKが入力される。また、ANDゲート153から出力される信号S6が、DFF171のD端子へ入力され、DFF171、172の各R端子へ反転入力される。
Note that the
ここで、NORゲート152は、RSフリップフロップ142より出力される信号S3と、コンパレータ16より出力される信号S10が入力される。また、ANDゲート153は、NORゲート152の出力とRSフリップフロップ162より出力される信号S9が入力される。このため、ANDゲート153より出力される信号S6は、マスク期間経過後にLレベルからHレベルに変化する。信号S6がHレベルとなるとき、DFF171、172はリセット解除された状態となり、初段のDFF171がクロック信号CLKの立ち上がり毎に、Q端子のHレベルからLレベルへの変化が次段のDFF172のD端子に入力される。そして、信号S6がLレベルからHレベルに変化した後、DFF172の/Q端子より出力される信号S7がHレベルからLレベルに変化すると、第2の期間が経過したことになる。
Here, the NOR
尚、第2の期間経過後において、信号S1が過電流状態が検出されないことを示すHレベルであっても、そのHレベルの信号S1が瞬間的なものである場合がある。そこで、第3の監視回路180は、第2の期間経過後、信号S1のHレベルが『第3の期間』を継続するか否かを監視する。
Note that, even after the second period, even if the signal S1 is at the H level indicating that an overcurrent state is not detected, the signal S1 at the H level may be instantaneous. Therefore, the
尚、本実施形態の第3の監視回路180は、2つのDFF181、182によって実現される。DFF181と182は各々Q端子とD端子が接続されており、それぞれのC端子にはクロック信号CLKが入力される。また、信号S6がDFF181、182の各R端子へ反転入力され、DFF181のD端子には、第2の監視回路170を構成するDFF172のQ端子が接続される。ここで、過電流状態が未検出であり、信号S1がHレベルであれば、信号S6もまたHレベルであり、DFF181、182はリセット解除を継続する。よって、第2の期間の経過後、DFF172のQ端子からDFF181のD端子へHレベルが入力され、DFF182の/Q端子からLレベルの信号S8が出力された場合に、信号S1のHレベルが第3の期間継続したこととなる。
Note that the
第2の制御回路160は、第2の期間経過後、過電流が流れており信号S1がLレベルであった場合、通電制御回路120に対してトランジスタ1〜4を全てオフさせる過電流保護制御を行う決定をする。一方、過電流が流れておらず信号S1がHレベルであり、信号S1のHレベルが第3の期間継続した場合、過電流保護制御を行わない決定をし、通電制御回路120によるオンオフ制御をレジスタ125に記憶しておいたオンオフ状態から再開させる。
The
尚、本実施形態の第2の制御回路160は、主に、ORゲート161と、RSフリップフロップ162、ANDゲート163と、により実現される。
Note that the
ORゲート161は、第2の監視回路170より出力される信号S7と、過電流状態検出回路110より出力される信号S1が入力される。尚、信号S7は、マスク期間経過後、さらに第2の期間が経過するとLレベルとなる。つまり、マスク期間経過後から第2の期間が経過するまでは、ORゲート161の出力は、信号S1の出力に関わらず、Hレベルの信号S7によってHレベルに固定される。そして、第2の期間が経過した後、信号S7がLレベルになると、ORゲート161の出力は、信号S1の論理レベルに応じた出力となる。
The OR
RSフリップフロップ162は、/S端子にORゲート161の出力が入力され、/R端子に初期リセット信号S11が入力される。よって、RSフリップフロップ162は、第2の期間を経過して信号S7がLレベルとなったときに、信号S1がHレベルであったとき、Lレベルの信号S9を出力する。
In the RS flip-
ANDゲート163は、初期リセット信号S11と第3の監視回路180より出力される信号S8とが入力される。つまり、ANDゲート163の出力は、第3の期間が経過してLレベルの信号S8が出力された場合にHレベルとなる。そして、ANDゲート163より出力されるHレベルが、RSフリップフロップ142のR端子に入力される。この結果、信号S3はHレベルとなり、停止していたトランジスタ1〜4のオンオフ制御が再開される。
The AND
尚、第2の制御回路160に対応して、過電流保護回路150は、前述したNANDゲート151、ANDゲート154に加えて、NORゲート152、ANDゲート153を更に備える。
Corresponding to the
NORゲート152は、RSフリップフロップ142より出力される信号S3と、コンパレータ16より出力される信号S10とが入力される。つまり、NORゲート152は、過電流状態が検出されない場合にはLレベルを出力し、過電流状態が検出された場合には、マスク期間が経過するまでLレベルを出力し、マスク期間が経過した後にはHレベルを出力する。
The NOR
ANDゲート153は、NORゲート152の出力と、RSフリップフロップ162より出力される信号9が入力される。つまり、ANDゲート153より出力される信号S6は、マスク期間経過後にHレベルとなり、第2の期間経過後の信号S1がLレベルの場合にはLレベルとなり、第2の期間経過後の信号S1がHレベルの場合には第3の期間が経過するまでHレベルとなる。
The AND
<<<モータ駆動回路100の動作>>>
図3、図4に示すモータ駆動回路100の主要信号の波形図を参照しながら、図2に示すフローチャートを用いて、図1に示すモータ駆動回路100の動作を説明する。
<<< Operation of
The operation of the
まず、ノイズや短絡事故が発生していない場合とする。この場合、過電流状態検出回路110より出力される信号S1がHレベルであり、通電制御回路120はモータを回転駆動するためのトランジスタ1〜4のオンオフ制御が行われる(S100)。例えば、図3中の時刻T0に示した状態である。
First, suppose that no noise or short circuit accident has occurred. In this case, the signal S1 output from the overcurrent
つぎに、ノイズ又は短絡事故が発生してトランジスタ1〜4に過電流が流れてしまい、過電流状態検出回路110より出力される信号S1がLレベルとなった場合(S101:YES)とする。この場合、第1の監視回路130は、信号S1のLレベルが第1の期間継続するか否かを監視する(S102)。例えば、図3中の時刻T1や時刻T3に示した状態である。
Next, it is assumed that noise or a short circuit accident occurs and an overcurrent flows through the
ここで、信号S1のLレベルが第1の期間継続せず、第1の監視回路130より出力される信号S2がHレベルを継続する場合とする(S102:NO)。例えば、図3中の時刻T1から時刻T2までの状態である。この場合、過電流状態検出回路110によって検出された過電流状態がノイズに起因したものと判別される。そして、モータを回転駆動するためのトランジスタ1〜4のオンオフ制御が引き続き行われる(S100)。
Here, it is assumed that the L level of the signal S1 does not continue for the first period and the signal S2 output from the
一方、信号S1のLレベルが第1の期間継続して、第1の監視回路130より出力される信号S2がHレベルからLレベルに変化した場合とする(S102:YES)。例えば、図3中の時刻T3から時刻T4までの状態である。この場合、過電流状態検出回路110によって検出された過電流状態がノイズではなく短絡事故に起因したものと判別される。そして、第1の制御回路140は、第1の期間経過時のトランジスタ1〜4のオンオフ状態のレジスタ125への記憶、コンデンサ6への充電開始、トランジスタ1〜4を全てオフすることによるHブリッジ回路11の通電停止を一斉に行う(S103)。例えば、図3中の時刻T4に示した状態である。
On the other hand, it is assumed that the L level of the signal S1 continues for the first period, and the signal S2 output from the
つぎに、コンデンサ6への充電開始後、コンデンサ6の充電電圧が所定電圧から基準電圧Vref1まで達してマスク期間が経過したとき(S104)、第1の制御回路140は、トランジスタ1〜4をレジスタ125に記憶しておいたオンオフ状態に復帰させる(S105)。例えば、図3中や図4中の時刻T5に示した状態である。
Next, after the charging of the
つぎに、マスク期間経過後、さらに第2の監視回路170が設定する第2の期間経過した場合とする(S106)。例えば、図3中や図4中の時刻T5から時刻T6までの状態である。
Next, assume that a second period set by the
ここで、第2の期間経過時においてトランジスタ1〜4に過電流が流れており過電流状態検出回路110より出力される信号S1がLレベルのとき(S107:YES)、トランジスタ1〜4を全てオフさせる過電流保護制御を行う決定をする(S108)。例えば、図3中の時刻T6に示した状態である。
Here, when the overcurrent flows through the
一方、マスク期間中に短絡事故が解消されて、第2の期間経過時に、過電流状態検出回路110より出力される信号S1がHレベルのとき(S107:NO)、第3の監視回路180は、信号S1のHレベルが更に第3の期間継続するか否かを監視する(S109)。例えば、図4中の時刻T6に示した状態である。
On the other hand, when the short circuit accident is resolved during the mask period and the signal S1 output from the overcurrent
ここで、第2の期間経過時の信号S1のHレベルが第3の期間継続したことが監視された場合(S109:YES)、過電流保護制御を行わない決定をし、トランジスタ1〜4のオンオフ制御をレジスタ125に記憶しておいたオンオフ状態より再開させる。例えば、図4中の時刻T6から時刻T7に示した状態である。
Here, when it is monitored that the H level of the signal S1 when the second period has elapsed continues for the third period (S109: YES), it is determined not to perform the overcurrent protection control, and the
一方、第2の期間経過時の信号S1のHレベルが第3の期間継続したことが監視されなかった場合(S109:NO)、信号S1の論理レベルが再度確認される(S107)。 On the other hand, when it is not monitored that the H level of the signal S1 at the time of the second period has continued for the third period (S109: NO), the logic level of the signal S1 is confirmed again (S107).
以上より、過電流状態の検出時からマスク期間が経過するまでの間は、Hブリッジ回路11内の全てのトランジスタ1〜4をオフし、Hブリッジ回路11の通電を停止させる。即ち、従来の過電流保護方式によればノイズによる誤検出防止のため過電流状態の検出がマスク期間継続するまで過電流保護が行われなかったのに対し、本発明では、マスク期間の間であっても全てのトランジスタ1〜4を一旦オフさせる。従って、コンデンサ6の選定が不適切であり、過電流保護としては不適切に長期間のマスク期間が設定された場合であっても、過電流保護対象を確実に保護することができる。
From the above, until the mask period elapses from the detection of the overcurrent state, all the
また、第1の監視回路130により過電流状態が第1の期間継続するか否かを監視することによって、過電流状態検出回路110によって検出された過電流状態がノイズに起因したものか又は短絡事故に起因したものかを判別することができる。従って、仮にノイズに起因した過電流状態が検出されたときであっても、マスク期間中にHブリッジ回路11の通電を停止させずに済むので、モータの稼働率の低下を抑えることができる。
Further, by monitoring whether or not the overcurrent state continues for the first period by the
また、マスク期間中にHブリッジ回路11の通電を停止させる際に、第1の期間経過時のトランジスタ1〜4のオンオフ状態をレジスタ125に記憶しておく。従って、マスク期間の経過後にトランジスタ1〜4を第1の期間経過時のオンオフ状態に円滑に復帰させることができる。
Further, when the energization of the H-
また、短絡事故に起因した過電流状態がマスク期間の間も継続していた場合に、マスク期間経過時にオフしていたトランジスタ1〜4を、過電流検出時のオンオフ状態に復帰させてしまうと、短絡事故が何ら解消されていない状態であるので、再び過電流状態となってしまう。そこで、マスク期間経過後、過電流状態の検出が第2の期間継続して行われたか否かを監視する仕組みを設ける。
In addition, when the overcurrent state caused by the short-circuit accident continues during the mask period, the
具体的には、オフしていたトランジスタ1〜4をオンオフ状態に復帰した際に生成される信号S1の論理レベルによって判断される。また、このとき、トランジスタ1〜4を第1の期間経過時のオンオフ状態に復帰した後から信号S1の論理レベルを判断するまでの期間として、第2の監視回路170が設定する第2の期間を設ける。この結果、トランジスタ1〜4を第1の期間経過時のオンオフ状態に復帰した直後、トランジスタ1〜4の出力が不安定となっている第2の期間中、信号S1の論理レベルを判断しないので、過電流状態の検出をより確実に行うことが可能となる。
Specifically, the determination is made based on the logic level of the signal S1 generated when the
また、第2の期間経過後であっても信号S1がHレベルであった場合、全てのトランジスタ1〜4をオフさせる過電流保護制御を行わない決定をし、通電制御回路120によるトランジスタ1〜4のオンオフ制御を再開させる。具体的には、信号S1のHレベルが、第3の監視回路180により設定される第3の期間中継続した場合に、トランジスタ1〜4のオンオフ制御を再開することにした。この結果、信号S1がHレベルとなる期間が第3の期間に満たない瞬間的なものである場合、トランジスタ1〜4のオンオフ制御を誤って再開させずに済むので、過電流状態の検出をより確実に行うことが可能となる。
Further, when the signal S1 is at the H level even after the second period has elapsed, it is determined not to perform the overcurrent protection control for turning off all the
以上、本発明に係る一実施形態について説明したが、前述の実施形態の説明は、本発明の理解を容易とするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。 As mentioned above, although one embodiment concerning the present invention was described, explanation of the above-mentioned embodiment is for making an understanding of the present invention easy, and does not limit the present invention. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and the present invention includes the equivalents.
1、2 ソーストランジスタ
3、4 シンクトランジスタ
5 モータコイル
6 コンデンサ
15 充放電回路
110 過電流状態検出回路
120 通電制御回路
125 レジスタ
130 第1の監視回路
140 第1の制御回路
150 過電流保護回路
160 第2の制御回路
170 第2の監視回路
180 第3の監視回路
1, 2
Claims (5)
前記駆動トランジスタに流れる電流が所定の閾値を越える過電流状態であるか否かを検出する過電流状態検出回路と、
前記過電流状態検出回路によって前記過電流状態が検出されたことを契機としてコンデンサへの充電を開始した後、前記過電流状態が検出されなくなったことを契機として当該コンデンサを放電させる充放電回路と、
前記コンデンサの充電電圧が所定電圧から閾値電圧を超えるまでの充電期間が経過するまでの間、前記通電制御回路による前記駆動トランジスタのオンオフ制御を停止させて前記駆動トランジスタをオフさせておき、当該充電期間が経過した後、前記過電流状態の検出により前記駆動トランジスタをオフさせる過電流保護制御を行うか否かを決定する過電流保護制御回路と、
を備えたことを特徴とするモータ駆動回路。 An energization control circuit for controlling on / off of a drive transistor connected to the motor coil to energize the motor coil;
An overcurrent state detection circuit for detecting whether or not the current flowing through the driving transistor is in an overcurrent state exceeding a predetermined threshold;
A charge / discharge circuit that starts charging the capacitor when the overcurrent state is detected by the overcurrent state detection circuit and then discharges the capacitor when the overcurrent state is no longer detected; ,
Until the charging period until the charging voltage of the capacitor exceeds a threshold voltage from a predetermined voltage, the on / off control of the driving transistor by the energization control circuit is stopped to turn off the driving transistor, and the charging An overcurrent protection control circuit for determining whether to perform overcurrent protection control for turning off the drive transistor by detecting the overcurrent state after a period of time has elapsed;
A motor drive circuit comprising:
前記過電流状態検出回路によって検出される前記過電流状態が第1の期間継続するか否かを監視する第1の監視回路を備え、
前記過電流保護制御回路は、前記第1の監視回路において前記過電流状態が前記第1の期間継続したことが監視されたことを契機として、前記充電期間が経過するまでの間、前記通電制御回路による前記駆動トランジスタのオンオフ制御を停止して前記駆動トランジスタをオフさせることを特徴とするモータ駆動回路。 The motor drive circuit according to claim 1, comprising a first monitoring circuit that monitors whether or not the overcurrent state detected by the overcurrent state detection circuit continues for a first period,
The overcurrent protection control circuit is configured to control the energization control until the charging period elapses when it is monitored by the first monitoring circuit that the overcurrent state continues for the first period. An on / off control of the driving transistor by the circuit is stopped to turn off the driving transistor.
前記過電流保護制御回路は、前記第1の監視回路において前記過電流状態が前記第1の期間継続したことが監視されたときの前記駆動トランジスタのオンオフ状態を記憶しておき、前記充電期間が経過したとき前記駆動トランジスタをオフした状態から前記記憶しておいたオンオフ状態に復帰させた上で、前記過電流保護制御を行うか否かを決定することを特徴とするモータ駆動回路。 In the motor drive circuit according to claim 2,
The overcurrent protection control circuit stores an on / off state of the driving transistor when the first monitoring circuit monitors that the overcurrent state continues for the first period, and the charging period is A motor drive circuit characterized by determining whether or not to perform the overcurrent protection control after restoring the stored on / off state from the off state when the drive transistor is turned off.
前記駆動トランジスタを前記記憶しておいたオンオフ状態に復帰させた後、前記過電流状態検出回路によって検出される前記過電流状態が第2の期間継続するか否かを監視する第2の監視回路を備え、
前記過電流保護制御回路は、前記第2の監視回路において前記過電流状態が前記第2の期間継続したことが監視されたとき前記過電流保護制御を行う決定をすることを特徴とするモータ駆動回路。 In the motor drive circuit according to claim 3,
A second monitoring circuit for monitoring whether or not the overcurrent state detected by the overcurrent state detection circuit continues for a second period after returning the drive transistor to the stored on / off state. With
The overcurrent protection control circuit determines to perform the overcurrent protection control when the second monitoring circuit monitors that the overcurrent state continues for the second period. circuit.
前記第2の期間経過後からの第3の期間、前記過電流状態検出回路において前記過電流状態が継続するか否かを監視する第3の監視回路を備え、
前記過電流保護制御回路は、前記第3の監視回路において前記過電流状態が前記第3の期間継続しないことが監視されたとき、前記過電流保護制御を行わない決定をして、前記通電制御回路による前記駆動トランジスタのオンオフ制御を復帰させたオンオフ状態から再開させることを特徴とするモータ駆動回路。 In the motor drive circuit according to claim 4,
A third monitoring circuit for monitoring whether or not the overcurrent state continues in the overcurrent state detection circuit for a third period after the second period has elapsed;
The overcurrent protection control circuit decides not to perform the overcurrent protection control when the third monitoring circuit monitors that the overcurrent state does not continue for the third period, and performs the energization control. A motor driving circuit, wherein the on / off control of the driving transistor by the circuit is resumed from an on / off state that has been restored.
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